【電抗器作用】集合式電容器電抗器(串聯(lián)電抗器)的應(yīng)用

      一、摘要：隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，城鄉(xiāng)居民家用電器的增加，在用電量增加的同時(shí)，電網(wǎng)中的感性負(fù)荷比例也在明顯上升，改善電壓質(zhì)量，提高電網(wǎng)功率因素，減少線損顯的尤為重要。近年來集合式電容器電抗器因其占地面積小，安裝維護(hù)方便，可靠性高等優(yōu)勢(shì)而被廣泛選用于無功補(bǔ)償，特別是應(yīng)用于大型變電站的戶外集中補(bǔ)償和城市電網(wǎng)改造中。
 
      二、關(guān)鍵詞：電抗器 串聯(lián)電抗器 集合式電容器 感性負(fù)荷

　　三、隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，城鄉(xiāng)居民家用電器的增加，在用電量增加的同時(shí)，電網(wǎng)中的感性負(fù)荷比例也在明顯上升，改善電壓質(zhì)量，提高電網(wǎng)功率因素，減少線損顯的尤為重要。近年來集合式電容器電抗器因其占地面積小，安裝維護(hù)方便，可靠性高等優(yōu)勢(shì)而被廣泛選用于無功補(bǔ)償，特別是應(yīng)用于大型變電站的戶外集中補(bǔ)償和城市電網(wǎng)改造中，在我們通州市供電局就有一座220kV變電所、五座110kV變電所、九座35kV變電所安裝使用了20臺(tái)總計(jì)55Mvar容量的集合式電容器電抗器，運(yùn)行情況良好。
　　
      我們知道，變電站的負(fù)荷是動(dòng)態(tài)變化的，功率因素也是動(dòng)態(tài)變化的，任何固定容量的電容器用電抗器都無法實(shí)現(xiàn)最佳的“全天候”補(bǔ)償”。容量偏小則在重負(fù)荷、低功率因素時(shí)補(bǔ)償不足，容量偏大則在輕負(fù)荷時(shí)過補(bǔ)償，使輸電線路中的電容電流增加，從而增加了線損。通常電容器用電抗器是按照變電站正常運(yùn)行時(shí)實(shí)際無功缺額選定容量進(jìn)行部分補(bǔ)償并結(jié)合人工投切措施，但這種方式難以達(dá)到較佳經(jīng)濟(jì)效果。作者認(rèn)為采用以下兩種方式可以彌補(bǔ)一些不足，一是選用有載調(diào)檔集合式電容器用電抗器，可以根據(jù)負(fù)荷情況充分進(jìn)行補(bǔ)償，二是裝設(shè)多組集合式電容器用電抗器可以根據(jù)負(fù)荷情況而運(yùn)行其中一部分。
　　
      四、集合式電容器用電抗器內(nèi)部原理接線主要有以下幾種，見圖1～圖4。圖1為單相電容，圖2、3、4為三相電容，其中圖3為帶抽頭電容。集合式電容器用電抗器每相電容由多個(gè)單元電容器用電抗器串并組成，（如圖5所示），每個(gè)元件串有一熔絲，當(dāng)某一元件擊穿時(shí)，其它完好元件即對(duì)其放電，使熔絲在毫秒級(jí)的時(shí)間內(nèi)迅速斷開，切除故障元件，僅使容量有微小變化，電容器用電抗器仍能繼續(xù)運(yùn)行，提高了運(yùn)行可靠性。

　　根據(jù)一次接線方式的不同，電容器用電抗器內(nèi)部故障采用以下幾種保護(hù)形式，見圖6～圖8。電容器用電抗器外部保護(hù)形式可配置過電壓保護(hù)、失壓保護(hù)、過電流速斷保護(hù)等，通州供電局220kV銀河變電所35kV　2＃電容器用電抗器（型號(hào)：BFF12×2－2000－1W）曾發(fā)生電壓縱差保護(hù)動(dòng)作（保護(hù)原理結(jié)線如圖8），經(jīng)試驗(yàn)人員測(cè)試發(fā)現(xiàn)C相電容不平衡，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1。電容器用電抗器廠家技術(shù)人員到現(xiàn)場(chǎng)對(duì)C相進(jìn)行了復(fù)測(cè)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2。初步判定內(nèi)部有故障，逐對(duì)電容器用電抗器進(jìn)行吊芯，發(fā)現(xiàn)C相一只電容器用電抗器熔絲熔斷，經(jīng)更換后再測(cè)電容量數(shù)據(jù)如表3。

　　恢復(fù)運(yùn)行后正常。根據(jù)廠家的出廠資料，三相中任何線路端子測(cè)得最大、最小電容量之比不超過1．05，就以上數(shù)據(jù)來看C1／C2≈1．022，CA／CC≈1．026，說明電壓縱差保護(hù)定值偏小，可作調(diào)整，單只電容器用電抗器熔絲熔斷不會(huì)影響運(yùn)行。繼保人員在日常巡視中測(cè)得的電壓縱差保護(hù)的電壓差值可發(fā)現(xiàn)問題，這樣可安排適當(dāng)時(shí)間對(duì)電容器用電抗器檢修。

　　五、由于集合式電容器用電抗器單臺(tái)容量很大，合閘涌流也就很大，串聯(lián)電抗器與電容器串聯(lián)使用能有效地抑制合閘涌流，保護(hù)電容器用電抗器的安全運(yùn)行，常用接線方式如圖9。適當(dāng)選擇電容器、電抗器參數(shù)可以有效地抑制電網(wǎng)中的高次諧波。對(duì)于n次諧波當(dāng)2πnfL－1／2πnfC＝0即XL／XC＝1／n2時(shí)（XL、XC分別為基波感抗、容抗），電容電抗回路有濾波作用，但此時(shí)nf也是諧振頻率。為了抑制n次諧波，若選擇XL／XC大于1／n2，如XL／XC＝6％抑制5次諧波，XL／XC＝13％抑制3次諧波，選用前應(yīng)對(duì)變電站的諧波分量進(jìn)行實(shí)測(cè)，做到有的放矢。
　　
　　變電站集合式電容器串聯(lián)電抗器常用的有傳統(tǒng)的油浸式電抗器、干式鐵芯電抗器，串聯(lián)電抗器。油浸式電抗器由于滲漏原因逐步被后兩者替代，干式鐵芯電抗器比油浸式電抗器體積減少30％左右，損耗低于油浸式電抗器，適合戶內(nèi)小空間安裝。串聯(lián)電抗器結(jié)構(gòu)上不用任何鐵磁性材料，因此，線性度大大優(yōu)于鐵芯電抗器，應(yīng)該首選。
　　
　   六、結(jié)束語：由于沒有鐵芯，繞組中通過單位電流所產(chǎn)生的磁通較小，所以體積較大。再有空心電抗器附近存在磁導(dǎo)體的話，將使電抗值升高，在正常情況下電抗器的磁通在空氣中形成回路，但安裝場(chǎng)所屋頂、地面、墻壁、圍欄等如有鐵鋼等磁性材料存在，則會(huì)在其中引起發(fā)熱，因此空心電抗器在安裝時(shí)對(duì)周圍物體有一定距離要求，同時(shí)為避免相鄰兩組電抗器相互影響，同樣也需要保持一定距離，如圖10、11，圖中d為電抗器直徑。

      垂直排列（圖10）B相繞組繞向要相反，這可以減少相間支撐絕緣子的拉伸力。B相繞組繞向不相反，則當(dāng)電流相角為60°時(shí)，A、B繞組排斥力最大，其力大小與下式成正比，即F1∝（sin60°×）2=1.512,而當(dāng)相角為150°時(shí)，A、B繞組間吸引力最大，其力大小與下式成正比，即F2∝（sin150°×）2=0．5I2可見A、B繞組間最大排斥力為最大吸引力的3倍。如果B相繞組繞向相反，支撐絕緣子所受的最大壓縮力為最大拉伸力的3倍，由于支撐絕緣子的抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)比抗拉強(qiáng)度高得多。B相繞組反繞后，可將支撐絕緣子所受的拉力大為縮小，保證運(yùn)行可靠性。